【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 一起使用 ,便可構(gòu)成石英晶體振 8 蕩器。 晶振電路的 應(yīng)用 ： 通用晶體振蕩器，用于各種電路中，產(chǎn)生振蕩頻率。 時(shí)鐘脈沖 用石英晶體諧振器， 與其它元件配合產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào)，廣泛用于數(shù)電路中 。 微處理器用石英晶體諧振器 。 鐘表用石英晶體振蕩器 。 晶振電路的作用：提供系統(tǒng)振蕩脈沖 ,穩(wěn)定頻率 ,選擇頻率。在本次設(shè)計(jì)中就是提供了此作用，讓電路得到了穩(wěn)定的工作頻率，使搶答器能正常工作而且時(shí)間準(zhǔn)確，誤差很小的時(shí)間間隔。 單片機(jī)晶振 的作用是為系統(tǒng)提供基本的時(shí)鐘信號(hào)。通常一個(gè)系統(tǒng)共用一個(gè)晶振，便于各部分保持同步。有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻使用不同的晶振 ，而通過(guò)電子調(diào)整頻率的方法保持同步。本次設(shè)計(jì)中晶振電路為整個(gè)電路提供 了穩(wěn)定的單一的震蕩頻率， 為搶答器的電路提供穩(wěn)定時(shí)鐘信號(hào)。 數(shù)碼管 本次設(shè)計(jì)最重要的感觀意識(shí)就是數(shù)碼管上的顯示，要求各種情況下選手們的搶答情況，時(shí)間的倒時(shí)顯示，違規(guī)的顯示，電路的正常啟動(dòng)等都要有其的顯示情況。 數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類(lèi)。 靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)靜 態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱(chēng)直流驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī) 的 I/O 端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用 I/O 端口多，如驅(qū)動(dòng) 5 個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要 58=40 根 I/O 端口來(lái)驅(qū)動(dòng)，要知道一個(gè) AT89S52 單片機(jī)可用的 I/O 端口才 32 個(gè) ，實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加譯碼驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬件電路的復(fù)雜性。 動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng) 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的 8 個(gè)顯示筆劃 a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極 COM 增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的 I/O 線控 制，當(dāng)單片機(jī)輸出字 形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼， 9 但究竟是哪個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形， 決于單片機(jī)對(duì) COM 端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開(kāi)，該位就顯示出字形，沒(méi)有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。在輪流顯示過(guò)程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為 1～2ms，由于人的視覺(jué)暫留現(xiàn)象及 二極管的余輝效應(yīng)，實(shí)際數(shù)碼管非同時(shí)點(diǎn)亮，但掃描的速度 夠快，給人的印象 是穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的 I/O 端口，而且功效更低 。 主要參數(shù) 8 字高度： 8 字上沿與下沿的距離。比外 型高度小。通常用英寸來(lái)表示。范圍一般為 英寸。長(zhǎng) *寬 *高：長(zhǎng) 數(shù)碼管正放時(shí)，水平方向的長(zhǎng)度；寬 數(shù)碼管正放時(shí)，垂直方向上的長(zhǎng)度；高 數(shù)碼管的厚度。時(shí)鐘點(diǎn) ： 四位數(shù)碼管中，第二位 8 與第三位 8 字中間的二個(gè)點(diǎn) ， 一般用于顯示時(shí)鐘中的秒。 單片機(jī)控制電路 圖 21 單片機(jī)控制電路 單片機(jī)控制部分的電路圖如上 21，晶振頻率為 12M， 復(fù)位電路采用上電加按鍵復(fù)位，搶答器用 4 位 7 段共陰的數(shù)碼管與 P1 口和 P2 口相連作為顯示裝置。由 與 接 74LS07 后與一個(gè)蜂鳴器和二極管構(gòu)成聲光提示電路。 通過(guò)按鍵來(lái)反應(yīng)各種情況，有 8 個(gè)按鍵來(lái)供 8 為選手使用做搶答用，另 10 外還有 5 個(gè)按鍵供主持人使用來(lái)做開(kāi)始、復(fù)位、限時(shí)調(diào)制等。 按鍵電路 圖 22 按鍵電路圖 按鍵部分如上圖 22 所示，選手按鍵由 P1 口控制，共有 8 個(gè)按鍵供選手使用；主持人按鍵有五個(gè)按鍵，用來(lái)控制系統(tǒng)的清零和搶答的開(kāi)始及各種時(shí)間的調(diào)節(jié)控制。由 P3 口控制。全部按鍵采用獨(dú)立式鍵盤(pán)。 當(dāng)主持人宣布搶答開(kāi)始時(shí)，選手就開(kāi)進(jìn)入搶答，倒 計(jì)時(shí)開(kāi)始。當(dāng)選手按下按鍵時(shí)，在數(shù)碼管上顯示其的號(hào)數(shù)，進(jìn)行搶答 。 聲光提示電路 圖 23 聲光提示電路圖 聲光電路圖如上圖 23 所示。 聲光電路發(fā)出光與聲音來(lái)提示引導(dǎo)選手與主持人的行為，聲音提示部分由無(wú)源蜂鳴器和 PNP 三極管構(gòu)成，給其 1 個(gè)脈沖，它就會(huì)發(fā)出聲響；光提示部分由發(fā)光二極管和限流電阻構(gòu)成。 當(dāng)主持人按下開(kāi)始鍵時(shí)，二極管和會(huì)發(fā)出一陣光，蜂鳴器會(huì)發(fā)出一聲響，來(lái)提示選手 11 搶答開(kāi)始了， 當(dāng)時(shí)間快結(jié)束時(shí)，蜂鳴器會(huì)連續(xù)以不同速發(fā)出聲響，二極管也會(huì)不停的閃爍，來(lái)提示選手搶答時(shí)間快結(jié)束了。 數(shù)碼顯示電路 圖 24 數(shù)碼顯示電路圖 數(shù)碼顯示電路如上圖 24 所示，由 140 個(gè)發(fā)光二極管和 28 個(gè)構(gòu)成，每?jī)闪卸O管由單片機(jī)的一個(gè)口控制 。主持人按下開(kāi)始鍵 時(shí)，數(shù)碼管上顯示最后的搶答 時(shí)間，當(dāng)選手按下?lián)尨疰I時(shí)，選手的 號(hào)數(shù)在數(shù)碼管上顯示 ?；蚴悄奈贿x手違規(guī)也會(huì)在數(shù)碼管上顯示。 12 整體的硬件電路 圖 25 系統(tǒng)整體的硬件電路圖 系統(tǒng)整體硬件電路如圖 25 所示，設(shè)計(jì)基于 AT89S52 為 主控器，采用晶振頻率為 12M，復(fù)位電路采用上電加按鍵復(fù)位，搶答器用 74LS07 限壓后連著 4 位 7 段共陰的數(shù)碼管與 P1 口和 P2 口相連作為顯示裝置。由 與 接 74LS07 后與一個(gè)蜂鳴器和二極管構(gòu)成聲光提示電路。這就構(gòu)成了按要求有限時(shí)，限答，時(shí)間、字號(hào)顯示，聲光提示等的搶答器 。 通過(guò)聲光電路發(fā)出光與聲音來(lái)提示引導(dǎo)選手與主持人的行為，當(dāng)主持人按下開(kāi)始鍵宣布搶答開(kāi)始時(shí)，二極管發(fā)出一陣光、蜂鳴器發(fā)出一聲響、數(shù)碼管顯示倒計(jì)時(shí)開(kāi)始，來(lái)提示選手搶答開(kāi)始了，選手進(jìn)入搶答階段。當(dāng)選手按下按鍵時(shí)，在數(shù)碼管上顯示其的號(hào)數(shù)，進(jìn) 行題目解答。 當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí) 快結(jié)束時(shí)，蜂鳴器會(huì)連續(xù)以不同速發(fā)出聲響，二極管也會(huì)不停的閃爍，來(lái)提示選手搶答時(shí)間快結(jié)束了。當(dāng)主持人沒(méi)按下開(kāi)始鍵時(shí)，選手按下?lián)尨疰I，其就為違規(guī)搶答，數(shù)碼管會(huì)顯示其號(hào)碼，蜂鳴器會(huì)發(fā)出聲響，二極管也會(huì)發(fā)光。主持人按下復(fù)位鍵 、 數(shù)碼管、蜂鳴器、二極管才會(huì)恢復(fù)原來(lái)的狀態(tài)。 13 第三章 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 與仿真 有關(guān)參數(shù)的計(jì)算 在軟件編程過(guò)用到了定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0 和定時(shí) /計(jì)數(shù) 1，定時(shí)器 1 控制有人按下?lián)尨鹌鲿r(shí) “嘟 ”的哪一聲響，其他的則由定時(shí)器 0 處理。定時(shí)器 0 和 1 的定時(shí)溢出時(shí)間都為 20 毫秒 。 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0 和 1 都工 作在方式 1，即 16 加 1 計(jì)數(shù)器，分為兩個(gè) 8 位的寄存器 [10]，定時(shí) 20 毫秒的計(jì)算公式為： TH0=(655362020)/256。 TL0=(655362020)%256。 TH1=(655362020)/256。 TL1=(655362020)%256。 TH0 和 TH1 分別表示定時(shí)器 0 和 1 在工作方式 1 時(shí)的高 8 位寄存器，TL0 和 TL1 則為低 8 位寄存器，因?yàn)槎〞r(shí)器 0 和 1 是加 1 計(jì)數(shù)器，是一直加到 65536 溢出，變?yōu)?0，所以給寄存器 裝入的是和 65536 相差 2020 的初值，晶振為 12M， 12 分頻后，頻率為 1M，也就是周期為 1 微秒，即為單片機(jī)每執(zhí)行 1 條指令所用的時(shí)間，執(zhí)行 2020 次加 1，則就是 2020 乘以 1 微秒等于20 毫秒。 14 軟件設(shè)計(jì)與流程圖 圖 31 程序流程圖 程序流程圖如圖 31 所示 上電復(fù)位后顯示模塊顯示 “F”，程序開(kāi)始對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化。開(kāi)始搶答后，若沒(méi)有選手按動(dòng)搶答按鈕則開(kāi)始 20 秒的倒計(jì)時(shí)，直到搶答限制時(shí)間到，進(jìn)入下一輪的搶答。若有選手按動(dòng)搶答按鈕，編號(hào)立即鎖存，并在顯示模塊選手的編號(hào)，且伴隨聲音提示。在開(kāi)始鍵沒(méi)按下時(shí)，有人按了搶答器，則該人違規(guī)，數(shù)碼管顯示號(hào)碼，與此同時(shí) 發(fā)光二極管亮、蜂鳴器響起 表示有人違規(guī)。其他人再按下時(shí)則不響應(yīng)，優(yōu)先響應(yīng)第一個(gè)。有 15 人違規(guī)及有人搶答時(shí)會(huì)發(fā)出 “嘟 ”的一聲。當(dāng)搶答時(shí)間或答題時(shí)間快到時(shí)會(huì)響3 下。 proteus 軟件的介紹 Proteus 軟件是英國(guó) Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具軟件。它不僅具有其它 EDA 工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國(guó)內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛(ài)好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致 力于單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。 Proteus 是世界上著名的 EDA 工具（仿真軟件），從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真 [11]，一鍵切換到 PCB 設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB 設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持805 HC1 AVR、 ARM、 8086PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33 和 MSP430等， 2020 年即將增加 Cortex 和 DSP 系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面， 它也支持 IAR、 Keil和 MPLAB 等多種編譯器。 本次設(shè)計(jì)常用到的模鍵 ： 通過(guò)點(diǎn)此模塊出現(xiàn) 可以查找出我們所需要的的元器件， 在我們不是很熟悉元器件時(shí)，通過(guò)百度找到其再軟件的的代號(hào)，輸入就可得到我們所需要的元器件了，非常方便。 選擇模式 ，用他可以選擇元器件，改變其再電路圖中的位置，讓布局更美觀，更合適。 終端模式，為電路加入終端，例如電源、地、輸入端、輸出端等 。 keil 軟件的 介紹 Keil C51 是 美國(guó) Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機(jī) C 語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比， C 語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上 16 有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。用過(guò)匯編語(yǔ)言后再使用 C 來(lái)開(kāi)發(fā)，體會(huì)更加深刻。 Keil C51 軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，全Windows 界面 。 C51 工具包的整體結(jié)構(gòu)， uVision 與 Ishell 分別是 C51 for Windows 和 for Dos 的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境 (IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開(kāi)發(fā)流程。目標(biāo)文件可由 LIB51 創(chuàng)建生成庫(kù)文件，也可以與庫(kù)文件一起經(jīng) L51 連接定位生成絕對(duì)目標(biāo)文件 (.ABS)。 ABS 文件由 OH51 轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的 Hex[12]文件，以供調(diào)試器 dScope51 或 tScope51 使用進(jìn)行 源代碼級(jí)調(diào)試， 本次設(shè)計(jì)就是需要生成標(biāo)準(zhǔn)的 HEX 文件。 使用獨(dú)立的 Keil仿真器時(shí)，注意事項(xiàng) ： 仿真器標(biāo)配 的晶振，但用戶可以在仿真器上的晶插孔 中換插其他頻率的晶振。 仿真器上的復(fù)位按鈕只復(fù)位仿真芯片，不復(fù)位目標(biāo)系統(tǒng)。 仿真芯片的 31 腳（ /EA）已接至高電平，所以仿真時(shí)只能使用片內(nèi)ROM，不能使用片外 ROM；但仿真器外引插針中的 31 腳并不與仿真芯片的31 腳相連，故該仿真器仍可插入到擴(kuò)展有外部 ROM（其 CPU 的 /EA 引腳接至低電平）的目標(biāo)系統(tǒng)中使用。 本次設(shè)